Boost.Asio学习（1）：基础的客户端服务器

🕗 发布于 07-06 05:03

学习Asio之前，可以先学习Linux下的套接字编程，熟悉C风格的网络编程：

本节先使用Asio建立最基本的服务器和客户端模型，并介绍基础的套接字api

服务器：

#include <boost/asio.hpp>
#include <iostream>
#include <array>

int main() {
try {
// 使用命名空间简化代码
namespace asio = boost::asio;
using tcp = asio::ip::tcp;

// 创建 io_context
asio::io_context io_context;

// 创建 TCP 监听器，绑定到 0.0.0.0:8080
tcp::acceptor acceptor(io_context, tcp::endpoint(tcp::v4(), 8080));

std::cout << "Server is listening on port 8080..." << std::endl;

// 接收客户端连接
tcp::socket socket(io_context);
acceptor.accept(socket);
std::cout << "Client connected." << std::endl;

// 接收数据
std::array<char, 100> recv_buf{};
boost::system::error_code ec;
std::size_t len = socket.read_some(boost::asio::buffer(recv_buf), ec);

if (ec) {
std::cerr << "Receive failed: " << ec.message() << std::endl;
}
else {
std::cout << "Server received data: ";
std::cout.write(recv_buf.data(), len);
std::cout << std::endl;
}

// 自动析构时关闭 socket
}
catch (const std::exception& ex) {
std::cerr << "Exception: " << ex.what() << std::endl;
return 1;
}

return 0;
}

客户端：

#include <boost/asio.hpp>
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    try {
        namespace asio = boost::asio;
        using tcp = asio::ip::tcp;

        // 创建 IO 上下文对象
        asio::io_context io_context;

        // 创建 socket
        tcp::socket socket(io_context);

        // 构造服务器端地址（127.0.0.1:8080）
        tcp::endpoint endpoint(asio::ip::make_address("127.0.0.1"), 8080);

        // 连接服务器
        socket.connect(endpoint);

        // 准备要发送的数据
        std::string msg = "hello";  // 不包含 \0，Asio 不自动加
        msg.push_back('\0');        // 明确加上 \0（等价于你的 send_len = strlen+1）

        // 发送数据
        boost::system::error_code ec;
        std::size_t len = asio::write(socket, asio::buffer(msg), ec);

        if (ec) {
            std::cerr << "Send failed: " << ec.message() << std::endl;
        } else {
            std::cout << "Client sent " << len << " bytes." << std::endl;
        }

        // socket 自动析构关闭
    } catch (const std::exception& ex) {
        std::cerr << "Exception: " << ex.what() << std::endl;
        return 1;
    }

    return 0;
}

套接字socket

Boost.Asio 将 socket 抽象为一个类，比如常见的：

boost::asio::ip::tcp::socket
boost::asio::ip::udp::socket

// 基础构造，创建一个未绑定的 socket，必须传入 io_context
explicit socket(boost::asio::io_context& io_context);

还有一些指定协议，端口等的构造方式，不过很少需要这么原始地进行构造，一般就传递io_context即可。

与 Linux 原生 socket 的对比

功能 / 差异点	Linux 原生 socket	Boost.Asio socket
创建方式	`socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)`	`tcp::socket(io_context)`
类型安全	返回 int 文件描述符	返回强类型类对象，类型安全
错误处理	手动检查 errno	使用 `boost::system::error_code` 或异常
自动关闭	需要 `close(fd)`	析构自动关闭资源
支持异步	手动 epoll/select	内置异步支持，如 `async_read`, `async_write`
跨平台	仅 POSIX	可同时用于 Windows、Linux、MacOS
支持 C++ RAII	否	是
多协议支持	需要组合 AF_INET, SOCK_STREAM 等	支持面向对象封装（如 `tcp::socket`, `udp::socket`）
与 `std::thread`/协程集成	不易	易于与 `co_await` / `asio::spawn` 集成

成员函数--客户端连接

void connect(const endpoint_type& peer_endpoint);
void connect(const endpoint_type& peer_endpoint, boost::system::error_code& ec);

作用：将该 socket 连接到一个指定的远程地址。
只能连接一个 endpoint。
是 tcp::socket 类的成员函数。

boost::asio::connect(...)（全局函数模板）

作用：尝试依次连接多个 endpoint（如 DNS 解析得到的多个 IP），直到成功；
通常配合 resolver 一起使用；
是 Boost.Asio 提供的通用连接封装。

boost::asio::ip::tcp::resolver resolver(io_context);
auto results = resolver.resolve("example.com", "http"); // 可能有多个 IP

boost::asio::ip::tcp::socket socket(io_context);
boost::asio::connect(socket, results); // 会尝试所有 IP，直到连上

endpoint

在 Boost.Asio 中，endpoint 是一个 抽象的网络地址和端口组合，相当于 Linux 中的 sockaddr_in 结构体，是网络通信的“地址单元”。

boost::asio::ip::tcp::endpoint

// 构造函数原型
tcp::endpoint(boost::asio::ip::address addr, unsigned short port);

创建方式：

using boost::asio::ip::tcp;
tcp::endpoint ep(boost::asio::ip::make_address("127.0.0.1"), 8080);
tcp::endpoint ep(tcp::v4(), 8080); // 任意IPv4地址 + 端口8080，类似 INADDR_ANY

常用成员函数

函数名	说明
`address()`	返回 IP 地址，类型为 `boost::asio::ip::address`
`port()`	返回端口号
`protocol()`	返回协议类型，如 `tcp::v4()`、`tcp::v6()`
`address(a)`	设置 IP 地址
`port(p)`	设置端口号

make_address

boost::asio::ip::make_address() 是 Boost.Asio 提供的一个 统一的 IP 地址解析函数，用于将字符串形式的 IP 地址（如 "127.0.0.1" 或 "::1"）转成 boost::asio::ip::address 类型，以便用于创建 endpoint 等对象。

// 异常版本（推荐）
boost::asio::ip::address make_address(const std::string& str);

// 不抛异常，使用 error_code 返回错误
boost::asio::ip::address make_address(const std::string& str, boost::system::error_code& ec);

用错误码版本：

boost::system::error_code ec;
address addr = make_address("invalid-ip", ec);
if (ec) {
    std::cerr << "Invalid address: " << ec.message() << std::endl;
}

acceptor ★★★

tcp::acceptor 是 Boost.Asio 中用于 TCP 服务器端监听和接收连接的类，它封装了底层的：

int socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
bind(socket_fd, ...);
listen(socket_fd, backlog);

等价于原生 socket 编程中服务器的准备阶段。

构造函数

tcp::acceptor(boost::asio::io_context& io_context);
tcp::acceptor(boost::asio::io_context& io_context, const endpoint_type& endpoint);
tcp::acceptor(boost::asio::io_context& io_context, const protocol_type& protocol, const endpoint_type& endpoint);

常见构造写法：

boost::asio::io_context io_context;
boost::asio::ip::tcp::acceptor acceptor(io_context, tcp::endpoint(tcp::v4(), 8080));

这个构造函数做了以下几件事：

创建 socket。
绑定到本地地址（这里是 0.0.0.0:8080）。
设置为监听状态，准备接受客户端连接。

boost::asio::io_context io_context;

// 1. 创建 acceptor，并绑定 8080 端口（监听所有 IPv4 地址）
boost::asio::ip::tcp::acceptor acceptor(io_context, boost::asio::ip::tcp::endpoint(boost::asio::ip::tcp::v4(), 8080));

std::cout << "Server is listening on port 8080..." << std::endl;

// 2. 创建一个 socket 来接收客户端连接
boost::asio::ip::tcp::socket socket(io_context);

// 3. 同步阻塞，等待客户端连接到来（如同 accept()）
acceptor.accept(socket);

// 4. 客户端连接建立后，socket 可用于 read/write
std::cout << "Client connected from: " << socket.remote_endpoint() << std::endl;

acceptor 的常用成员函数

成员函数	说明
`accept(tcp::socket& socket)`	同步阻塞，接收一个连接
`async_accept(socket, handler)`	异步接收连接，回调通知
`is_open()`	判断是否打开
`close()`	关闭监听器
`local_endpoint()`	获取本地监听地址信息
`set_option()` / `get_option()`	设置/获取 socket 选项
`native_handle()`	获取底层 socket fd
`listen()`	显式调用 listen（通常构造函数已隐含）
`bind(endpoint)`	显式调用 bind（通常构造函数已隐含）
`cancel()`	取消所有挂起的异步操作

同步与异步的对比

✅ 同步接收连接（阻塞）：

tcp::socket socket(io_context); acceptor.accept(socket);

调用线程会阻塞，直到某个客户端连接进来。

✅ 异步接收连接（非阻塞）：

acceptor.async_accept(socket, [](const boost::system::error_code& ec) {
 if (!ec) { 
std::cout << "Client connected!" << std::endl; 
} 
});

调用立即返回，回调函数在连接建立时触发，适用于并发服务器。

与原生 Linux socket 的对比

功能	Linux Socket API	Boost.Asio
创建监听	`socket()` + `bind()` + `listen()`	构造 `tcp::acceptor(endpoint)`
接收连接	`accept()`	`acceptor.accept(socket)`
非阻塞接收	`accept()` + `select()` / `epoll()`	`async_accept(socket, handler)`
设置选项	`setsockopt()`	`set_option()`
获取绑定地址	`getsockname()`	`local_endpoint()`

原文地址：https://blog.csdn.net/ouliten/article/details/149093592

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